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1、2006年第6期化学教育·9·化学镀镍磷镀层及其耐蚀性研究12张伟杨占胜(1.平顶山教育学院河南平顶山467000;2.郑州大学材料中心450002)摘要针对工业实际对提高防护层防腐、耐磨性能的要求,对化学镀镍磷镀层的方法,镀敷液配方等进行了分析,对其腐蚀率进行了测定,并对镀层性能进行了表征;讨论了影响腐蚀率的若干重要因素;对有关工艺进行了优化,从而在多种基质上获得了抗腐蚀性较好的镍磷镀层,初步研究证明,其性能优于电镀方法所获得的镀层。关键词化学镀镍磷耐蚀性金属防腐[1]20世纪50年代布伦纳(ABrenner)用电沉6#配方:硫酸镍(21g/L),次磷酸钠(23g/L),积的方法,得
2、到非晶无定型镍磷合金结构。它具有乳酸(442.5g/L),丙酸(2g/L),另外还有酒石酸等较好的抗盐酸等介质腐蚀的能力,且经400℃热处添加剂;pH=4.7,温度97℃。理之后,硬度可达HV900以上。但是对于形状复7#配方:硫酸镍(21g/L),次磷酸钠(24g/L),杂、精度要求高的零件,电解镀镍的质量尚无法满足醋酸钠(224g/L),醋酸铵(12g/L),乳酸(30mg/L),要求,尤其是电解镀镍存在边角效应,造成镀层不均另外还有适量的丙酸、醋酸铅等;pH=4.5,温度匀。化学镀镍是在镍盐溶液中,在没有电流的作用93℃。下,通过氧化还原使溶液中的镍离子还原为金属镍,11#配方:
3、NiSO4·6H2O(25g/L),NaH2PO2并沉积在活化的零件表面上。化学镀镍的主要优点·H2O(30g/L),CH2CHOH(COOH)2(30g/L),是,镀层均匀、硬度高、化学性能稳定、孔隙率较电镀CH2CH2(COOH)2(16g/L),Pb(NO3)2(2mg/L),镍层小、与基底结合力强、适用广泛等。另外还有少量润湿剂;pH=4.3,温度90℃。化学镀镍的成本较高,工艺要求严格,这曾经影1.2工艺过程响了它的应用和发展。但是由于化学镀镍具有上述1.2.1基体除油[2～4]独特的优点,最近十几年还是得到了广泛应用,钢铁零件:采用NaOH(20g/L～30g/L),它在电
4、子工业、石油化工、机械、航天等领域的应用Na2CO3(20g/L～25g/L),磷酸三钠(35g/L～[5～8]不断增加,其应用领域还在不断扩展。由于镍40g/L),水玻璃(4g/L～6g/L),在80℃～沸点温度[9]磷合金新的潜在的重要应用,进一步优化镍磷合范围内,处理30min～40min。金镀层的镀敷工艺和配方,提高镀层的耐腐蚀性,研铜及其合金:采用NaOH(10g/L～15g/L),究镀层的显微结构等等,近年来仍然是人们关注的Na2CO3(30g/L～40g/L),在70℃～80℃下浸泡[10～13]热点。本文给出了化学镀镍磷防护镀层及其20min。耐腐蚀性的研究结果。铝及其
5、合金:采用磷酸三钠(30g/L),碳酸钠(25g/L),水玻璃(8g/L),在60℃～70℃下浸泡1实验部分4min～6min。根据工业上通常使用的材料,分别选用了试样除油后,在热水(60℃～80℃)中清洗A3钢、紫铜、铝等作为基体镀覆。共设计了11个配0.5min～1min,然后冷水(室温)清洗0.5min～方进行了实验研究,并对这些配方进行优化。配方1min。中的镍盐采用硫酸镍或氯化镍,研究了不同含量、不1.2.2去除氧化膜同种类的添加剂,以及不同的pH和镀液温度等对钢铁零件:用1∶1的盐酸稍加热后,将预镀件化学镀工艺的影响。浸入,待表面发白,没有黑斑为止。也可加入适量的1.1配方
6、选择缓蚀剂,以利于过程的控制。酸蚀之后,用冷水冲4#配方:NiCl2(30g/L),NaH2PO2·H2O洗。(20g/L),柠檬酸钠(5g/L),醋酸钠(5g/L),适量的铝件:先在50℃～60℃的NaOH(300g/L～其他添加剂;pH=5.0,温度87℃。350g/L)溶液中浸泡0.5min～1min后,冲洗;而后,·10·化学教育2006年第6期在室温下浸泡在含H2SO4(1.84)80mL/L、HNO3NaOH分别涂在表面,目测镀层的致密度。显微结(1.41)10mL/L溶液中0.5min～1min;最后在大于构观察:用上海生产的SEM-Ⅱ型扫描电子显微镜40%的氢氟酸200
7、mL的溶液中室温下侵蚀1min～观察镀层表面的形貌,分析了镀层的质量;用日本生2min,再经冷水清洗0.5min～1min。产的JEOL-JEM2000FX透射电显微镜观察了经在酸蚀之后,或立即施镀,或适当保护,以防再等离子减薄处理后的镀层的形貌和选区电子衍射次形成氧化膜。图,以确定其结构类型。1.2.3镀后处理2结果和讨论在25℃的Na2CO3(30g/L～50g/L)溶液中浸2.1镍磷镀层的生成机理泡1min之后,再在70℃的热水浸泡1mi
